【原创资讯】俄罗斯科学家研究出“形状记忆”纤维增强复合材料的加工新方法

近日，来自于俄罗斯Skoltech大学的研究人员开发出一种具有“形状记忆”特性的复合材料，这种很有前途的复合材料，如果暴露在合适的温度或其他条件下，它们在变形后可恢复其原始形状。

这种复合材料是一种基于玻璃纤维增强环氧树脂基平面层压板，它是通过采用拉挤成型工艺技术生产。该方法在电子、生物医学等领域具有制造形状记忆复合材料具有巨大潜力，Skoltech大学主导的研究首次对该方法在此类材料中的应用进行了研究。

固化树脂和拉挤成型复合材料试样的形状记忆试验：（a）固化树脂在测试夹具中加热后的变形试样；（b） 定型后的固化树脂试样；（c） 形状恢复后的固化树脂试样；（d） 加热后在试验夹具中的拉挤复合材料变形试样；（e） 形状固定后拉挤复合材料试样的几何形状与试验夹具的几何形状比较；形状恢复后的拉挤复合材料试样。

形状记忆聚合物（Shape memory polymers， SMP）是一种能够在温度、光线、水分、酸度、电流或电磁场等外部刺激下恢复其初始形状的材料。它们广泛应用于航空航天、生物医学和汽车行业，以及 4D 打印、温度传感器和电子设备。

SMP 通常以碳纤维、玄武岩或玻璃纤维作为增强材料，从而产生具有优异性能的复合材料。许多技术可用于 SMP 复合材料制造，其中大部分都得到了很好的研究。令人惊讶的是，到目前为止，还没有对拉挤成型生产的复合材料中的形状记忆效应进行研究，而拉挤成型是最有效的复合材料制造工艺。这是一种快速、通用且低浪费的技术，有可能生产具有独特几何结构和机械性能组合的新型形状记忆结构部件，这是其他方法无法生产的。

“在这项研究中，我们研究了单向玻璃纤维增强的环氧树脂基拉挤平板层压板的形状记忆行为和机械特性。该分析还包括树脂固化动力学以及固化树脂的热机械和热物理特性，”该项目的负责人、Skoltech 设计制造和材料中心的 Alexander Safonov介绍。

研究人员进一步补充：我们的发现可用于进一步的数值模拟和拉挤工艺的优化。此外，结果表明拉挤 SMPC 显示出在结构应用方面的重要前景。